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科学家训练塑料“走路”!有光就能走!

2019-12-09 16:02:10 来源:环球塑化

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  据外媒《Popular Mechanics》报道,研究人员使用了一种新的光控技术训练塑料“走路”。据悉,这是首次在不借助计算机编程的情况下教会非生命体“行走”。



  被训练的塑料涂上了一层仿生光敏和光反应涂料,可将能量转换为机械能移动。在对该塑料施加光和热后,会引起塑料的收缩或膨胀,使得塑料“关节”弯曲,从而匍匐前进。


  但在这种方式下,塑料的行走速度很慢,每秒钟行走约1毫米,速度与蜗牛相当。


  研究人员称,他们进行这一实验是为了了解“无生命材料能否在非常简单的意义上进行某种学习?”,而实验方式则受到到巴甫洛夫的经典条件反射实验的启发。


  在巴甫洛夫对狗的实验中,狗是在看到食物的时候,唾液分泌量增加,后来随着实验次数增加,狗在未进食前也会分泌大量唾液。


  这个实验一共分为四个阶段,第一个阶段,给狗呈现食物,狗自然而然的分泌唾液。第二个阶段,在狗的前面摇一个音叉,狗在听到声音时,不会有任何反应,更不会分泌唾液。第三个阶段,狗在进食前,总要听一段音叉发出来的音乐,之后看到食物的狗还是很自然的分泌了唾液。最后一个阶段,当研究者只在狗身前摇动音叉而不递上食物时,狗还是分泌了唾液。


  同样,在训练塑料“走路”的过程中也有类似的经历。起初,研究人对只对塑料施加热的影响,但并未发生任何反应;然后,只施加光,也没有发生任何反应;然后研究人员同时并反复对该塑料施加光和热,塑料慢慢习得“行走”行为;在训练达到一定程度时,当只施加光的影响,塑料仍会做出“行走”反应。


  在这个实验中,热相当于巴甫洛夫实验中的食物,光相当于铃铛。


  研究人员表示:“学习可以被认为是一个生物系统或有机体根据过去的经验改变其行为的一系列过程。我们建议,由最简单的联想学习形式所激发的概念可以作为设计适应性功能材料的指南。”


  除了行走,这块塑料还能够识别不同波长的光并以不同方式回应,这一现象可能应用于软体机器人这个新兴领域。


  对此研究人员补充称:“我们认为这里面有很多吸引人的方面。这些远程遥控的液态晶体网络就像小型人工肌肉。我们希望而且相信它们未来可以为生物医学、光子学等领域带来益处。”


  该研究成果发表在美国《材料》杂志上。

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